Ветроэлектроустановка с ловушкой-энерговетронакопителем

- Ветроэлектроустановка с мачтой высотой 12 м, расположениым на ней ротором диаметром 5 м, с 4-мя лопостями с вертикальной осью вращения, который служит для приема энергии ветра и передачи ее в ловушку.

- Ловушка ветра (энерговетронакопитель) встроена в установку и позволяет полностыоулавливать энергию ветра, накапливать а затем передавать ее на генератор.

- Генератор с редуктором на который передается энергия ветра из ловушки и где энергия вращения генератора преобразуется в электрическую энергию, которая передается и используется по назначению.

- Ловушка способна улавливать и накапливать ветер при скорости от 1 м/с;

- Размер ловушки зависит от размеров ветроэлектроустановки: от размеров мачты и размеров ветренного ротра, т.е. от количества энергии ветра, способной принять ветронакопителем.

- При скорости ветра в 1-5 м/с ветроловушка в течение 1-3х. часов полностью заряжается, а при полном отсутствии ветра работает автономно в течение 4-х часов с паспортной мошностью генератора.

- Мощность генератора с исследуемыми размерами установки достигает 300 квт, что по производительности в 2-3 раза выше существующих аналогов с подобными размерами.

Преимущества:

1. Возможность создания ветроэлектроустановок такого типа различных размеров и соответственно различной электрической мощности, которые в 2-3 раза будут превышать аналоги.

2. Энергия ветра может накапливаться и без потерь храниться в ловушке-ветронакопителе неограниченное время, что позволит рассматривать установки с ловушками-ветронакопителями, как средство для включения их в большие сети ветрянных электростанций, что повышает надежность ветроэнергетики в производстве электроэнергии.

3. Создание установок такого типа позволит снизить себестоимость вырабатываемой электроэнергии в 2-3 раза ниже существующей и продевать установки такого типа повсеместно.

4. Учитывая что ветроэлектроустановки с ловушками позволяют вырабатывать электроэнергию с минимальными скоростями ветра (от 1 м/с) и следовательно минимальный предел скорости ветра (нижний предел скорости ветра) необходимый для выработки электроэнергии снижается в 3 раза, что очень существенно для районов с низкими скоростями ветра.

5. Учитывая, что работа всех традиционных ветроустановок ограничина высокими скоростями ветра (25 м/с - верхний предел скорости ветра), в дальнейшем можно будет совершенствовать ветроустановки с ловушками и добиваться их использования со скоростями до 50 м/с, что даст возможность использовать их на территориях с высокими скоростями ветра. Для этого потребуется провести необходимые эксперементы с различными размерами сметаемой площади лопасти, т.е. вывести рабочую зависимость захвата ветра от скорости ветра с тем, чтобы при высоких скоростях ветра сохранялась работоспособность ротора. Таким образом в перспективе можно будет придти к высокой степени стабильности ветроэнергетики и в меньшей степени зависить от такого важнейшего фактора как сила ветра. А следовательно утверждение о том, что Ветроэнергетика является нерегулируемым источником энергии. Выработка ветроэлектростанции зависит от силы ветра-фактора отличающегося большим непостоянством будет уже не столь актуально.

1. Относится к области ветроэнергетики. В конце 2010 г. установленная мощность ветрогенераторов всего мира составила около 200 гиговат, а количество произведенной электроэнергии ветрогенераторами во всем мире составило около 2,5% от всей произведенной электроэнергии.

2. На 2009 г. в Дании с помощью ветрогенераторов производилось 20% всего электричества в Португалии - 16%, в Ирландии - 14%, в Испании - 13% и в Германии - 8%. В мае 2009 г. 80 стран мира использовали ветроэнергетику на коммерческой основе.

3. Крупные ветроэлектростанции включаются в общую сеть,более мелкие используются для снабжения электричеством удаленных районов. В отличие от ископаемого топлива энергия ветра практичеки неисчерпаема, повсеместно доступна и более экологична. Однако сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера, замедляющими распространение ветроэнергетики. В частности, непостоянство ветровых потоков не создает проблем при небольшой пропорции ветроэнергетики в общем производстве электроэнергии, однако при росте этой пропорции возрастают также и проблемы надежности производства электроэнергии. Для решения подобных проблем используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.

4. Мощность ветрогенератора зависит от площади заметаемой лопостями генератора и высоты над поверхностью. Например турбины мощностью 3 мвт. (V90) производства датской фирмы Vestas имеет общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров. Воздушные потоки у поверхности Земли\Моря являются ламинарными-нижележащие слои тормозят расположенные выше. Этот эффект заметен до высоты 1 км. но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения ветрогенератора выше этого пограничного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Современные генераторы (2010 г.) уже вышли на этот убеж. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м\с и отключается при ветре более 25 м\с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м\с. Отдаваемая мощность не пропорциональна скорости ветра: при увеличении ветра в двое, от 5 м\с до 10 м\с мощность увеличивается в десять раз. Мощность ветрогенератора зависит от скорости ветра и сметаемой площади.

5. Малые ветрогенераторы:

К малой ветроэнергетики относятся ветроустановки мощностью менее 100 квт. Ветроустановки мощностью менее 1 квт. относятся к микро-ветрянной энергетике. Они применяются на яхтах, с\х фермах для водоснабжения и т.д. Малые ветрогенераторы могут работать автономно, то есть без подключения к общейэлектрической сети.Считается,что применение малых ветрогенераторов в быту малоцелесобразно из-за:

а) Высокой стоимости инвертора-50% стоимости всей установки (применяется для преобразования переменного или постоянного тока получаемого от ветрогенератора в 220 в 50 гц и (синхронизации его по фазе с внешней сетью при работе генератора в параллель)).

б) Высокой стоимости аккомуляторных батарей - 25% стоимости ветроустановки используется в качестве источника бесперебойного питания при отсутствии или пропадании внешней сети.

в) Для обеспечения надежного электроснабжения к такой установке иногда добавляют дизель-генератор сравнимый по стоимости со всей установкой.

6. Возможность создания ветроэлектроустановок с ловушкой-энерговетронакопителем различных размеров и соответственно различной электрической мощностыо, которые в 2-3 раза будут превышать аналоги.

а) Ловушка способна улавливать и накапливать ветер при скорости от 1 м\с;

б) Размер ловушки зависит от размеров ветроэлектроустановки: от размеров мачты и размеров ротора, т.е от количества энергии ветра способной принять энерговетрона-копителем.

в) При скорости ветра в 1-5 м\с ловушка в течении 1-3 часов полностью заряжается, а при полном отсутствии ветра работает автономно в течении 4х часов с паспортной мощностью генератора.

г) Энергия ветра может накапливаться и без потерь храниться в ловушке-энерговетронакопителе неограниченное время.

д) Создание ветроэлектроустановок с ловушками позволит снизить себестоимость электроэнергии.

е) Учитывая что ветроэлектроустановки с ловушками позволяют вырабатывать электроэнергию с минимальными скоростями ветра от 1 м\с, что очень существенно для районов с низкими скоростями ветра.

7. Описание работы узлов ветроэлектроустановки:

- Энергия ветра с ротора поступает на усилитель, который работает по принципу ручных червячных талей.

- Усилитель усиливает силу ветра и подает ее через сцепление на накопитель, ловушка-накопитель работает по принципу ручных талей при подъеме и опускании груза. Когда ловушка ловит ветер, груз подымается а когда энергию ветра ловушка передает на вращение генератора груз опускается.

- Накопитель энергию ветра с помощью зубчатых шестерн и цепи передает на переключатель оборотов.

- С переключателя=оборотов энергия ветра поступает на редуктор, который повышает обороты эти обороты поступают на генератор.

- Генератор набрав обороты согласно паспортной мощности 1500 об\мин. с помощью переключателя-оборотов переключается и поддерживает эти обороты для вырабатывания электроэнергии генератором.

- Ветроэлектроустановка состоит из двух половинок, пока 1я половина ловит энергию ветра 2я половина вращает генератор после израсходования энергии ветра во 2ой половине накопителя с помощью переключения сцеплений они меняют свои функции, а, именно уже 2я половина будет ловить энергию ветра в накопитель, а 1я половина будет вращать генератор.

- В верхней части ветроэлектроустановки в усилителе используется замок обратного хода, который не дает накопленной энергии ветра в накопителе вернуться назад на ротор.

- Мощность генератора с исследуемыми размерами установки достигает от 300 квт. что по производительности в 2-3 раза выше существующих аналогов с подобными размерами.

описание

Описание чертежей:

Лист 1

1 - Усилитель

2 - сцепление

3 - Зубчатая шестерня

4 - Подъемная шестерня

5 - Груз

6 - Цепь передачи

7 - Зубчатая шестерня с фиксатором

8 - Зубчатая шестерня редуктора

9 - Зубчатая шестерня первичных оборотов

10 - Зубчатая шестерня вторичных оборотов

11 - Переключатель оборотов

12 - Втягивающая эл. катушка

13 - Обратная пружина

14 - Редуктор повышающий обороты

15 - Генератор

16 - Подъемная цепь груза

Лист 2.

Общий вид Ветроэлектроустановки с ловушкой-энерговетронакопителем.

Ветроэлектроустановка, включающая мачту, ветряной ротор с четырьмя лопастями и вертикальной осью вращения, редуктор, повышающий обороты, который вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию, отличающаяся тем, что используется усилитель силы ветра, встроенный в установку, который усиливает силу ветра и передает ее через сцепление в ловушку-накопитель, встроенную в установку, которая позволяет улавливать полностью силу ветра, накапливать, а затем передавать ее на переключатель оборотов с помощью зубчатых шестерен и цепи, причем переключатель оборотов, встроенный в установку, передает силу ветра с помощью шестерен и цепи на редуктор, повышающий обороты.